容错控制

摘要： 由于目前的机械臂容错控制无法自适应准确计算机械臂参数矢量,存在容错控制整体性能差、平均奖励值低和抗干扰能力差的问题,提出基于改进深度学习的多自由度机械臂容错控制方法。构建机械臂的自适应模型,构建机械臂的状态方程以及等效模型,完成机械臂参数矢量的计算,提高控制性能。改进BP神经网络,在参数矢量的帮助下不断训练机械臂样本数据,并在其中构建自适应滤波器,得出状态空间模型,以此获取多自由度机械臂容错控制器,通过一系列约束条件,生成机械臂的最优容错控制,实现多自由度机械臂容错控制。实验结果表明,所提方法的容错控制整体性能高、平均奖励值高和抗干扰能力好。

摘要： 针对经典伪逆算法在处理无人机电机完全失效故障时容易出现电机转速分配超出硬件约束的问题,提出了一种迭代修正方案。在发生故障时利用伪逆算法对正常电机转速进行初步分配;对超出电机硬件约束的转速进行修正,通过多次迭代修正保证转速分配的合理性。仿真结果表明,该方法能对正常电机转速进行合理分配,有效保证六旋翼无人机在发生完全失效故障时的稳定飞行和安全着陆。

摘要： 针对五相永磁同步电机在开路故障下容错控制稳态性能不足的问题,提出了一种新型的模型预测转矩控制(MPTC)与空间矢量调制(SVM)方法相结合的MPTC控制策略。首先,在OCF条件下对五相PMSM驱动器系统进行建模,并应用MPTC和SVM的优点实现对不同子空间的联合控制。其次,为抑制谐波电压,选择在α-β子空间中生成较大电压矢量的非零开关状态作为候选状态,并在矢量合成过程中将期望电压矢量所处象限中的两个任意电压矢量视为有效电压,根据电压矢量的选择提出SVM方法。最后,通过优化成本函数获得最佳的矢量合成,并通过实验验证所提控制策略的有效性。实验结果表明,所提控制策略无需额外控制器即可对基频和谐波子空间进行联合控制,并能获取理想的动态性能、增强系统稳态性能,且相较于其他算法,容错控制性能良好。

摘要： 针对容错模式下的统一电能质量调节器(Unified Power Quality Conditioner,UPQC),提出了一种五桥臂形式的新型拓扑结构,实现故障下的电能质量扰动综合补偿。在此基础上,对串联变流器和并联变流器进行统一建模,提出了一种基于有限集模型预测控制(Finite Control Set Model Predictive Control,FCS-MPC)的五桥臂UPQC控制策略。相比传统线性控制策略,所提算法构建了统一的预测模型以及整合优化的价值函数,实现串联变流器与并联变流器的协同控制,提高了两侧变流器的补偿精度、暂态性能以及响应速度,有效降低了控制算法的复杂度和参数调节难度,并具有较高的参数鲁棒性。仿真结果验证了所提算法的可行性和有效性。

摘要： 有源电力滤波器容错控制存在元件冗余,从而导致容错控制误差增加、执行效率以及容错率下降,针对这些问题,提出了一种基于元件冗余的有源电力滤波器容错控制方法。在元件冗余条件下,将三相六开关有源电力滤波器(APF)重新构建为三相四开关APF,同时分析APF拓扑结构,组建形成去冗余数据模型。在结合李雅普诺夫稳定性定理设计电流环节控制策略和控制器的基础上,通过比例积分使电压稳定在期望数值范围内,最终实现有源电力滤波器的容错控制,仿真实验结果也表明所提方法能够切实提升执行效率及容错率,有效降低容错控制误差。

摘要： 针对永磁同步电机矢量控制中存在的霍尔传感器故障问题,基于无传感器技术提出一种电机容错控制算法。根据霍尔脉冲序列进行故障与速度检测,采用脉振高频电压注入法与sigmoid新型滑模观测器实现低速、中高速范围容错控制,结合加权函数实现2种无传感器算法的有效过渡,并采用线性电角度补偿方法减少霍尔传感器模式与无传感器模式切换过程的抖振。结果表明,该容错控制算法能在霍尔传感器故障状态下维持电机的稳定运行。

摘要： 针对定子磁极回路故障导致电磁轴承转子悬浮失控的问题,提出一种磁通等效容错控制方法,该方法能在2个定子磁极故障时,通过电流磁通影响系数矩阵并得出磁极电流重分配矩阵,重构磁极电流使8个磁极端面磁通故障前后基本不变,达到容错的目的。ANSYS仿真分析表明:2个故障磁极为同极性时,磁通等效方法可以较好地还原磁通,实现容错;2个故障磁极为异极性时,无法在故障磁极处形成磁通回路,磁通等效方法不能还原磁通,无法实现容错。

摘要： 为了解决电磁混合主动悬架在发生故障时导致的系统失稳现象,设计了一种多模式切换容错控制策略。分别建立了1/4车辆二自由度悬架模型、直线电机数学模型及电磁阀减振器多项式模型。采用未知输入观测器对悬架状态进行估计,以悬架系统簧载质量加速度为正常状态切换条件,以簧载质量加速度残差和稳定模块为故障状态切换条件,设计了一种多模式切换容错控制策略。仿真分析了多模式切换容错控制策略下悬架的动态性能,并开展台架试验。试验结果表明:在多模式切换容错控制下,簧载质量加速度均方根值相比故障状态降低31.35%;多模式切换容错控制策略可以实现悬架在正常状态与故障状态的模式切换,且悬架的动态性能得到改善。

摘要： 针对四轮毂驱动电动汽车行驶过程中电机故障的危险工况,提出了一种基于模糊控制律的电机故障检测方法;为了保证车辆运行稳定性,设计了具有双层控制策略的四轮毂驱动电动汽车驱动容错控制系统,上层控制器中将汽车横摆角速度和质心侧偏角的实际值与理想值的差值作为滑模面,滑模控制的输出值为维持车辆稳定运行的附加横摆力矩;下层控制器采用了2种转矩分配策略,一是加入模糊控制器输出电机运行因子的二次规划转矩分配策略,二是以车辆期望转矩值与四倍低附着侧车轮最大转矩值为依据,执行基于模糊控制律的转矩分配策略。仿真和实验结果表明:本文所设计的驱动容错控制策略能够在某一个或两个电机突发故障时,仍能保持汽车按照预定的方向稳定行驶。

摘要： 模块化多电平复合变换器电池储能系统(modular multi-level hybrid convert-battery energy storage system,MMHC-BESS)适用于中低压电网,有利于解决可再生能源并网问题。但随着子模块数量的增加,系统的可靠性面临着巨大的挑战。为增强储能系统的容错运行能力,针对子模块故障下的不平衡运行状态,提出无硬件冗余容错的控制策略,基于载波移相调制,通过调制波重构算法维持线电压平衡及并网功率恒定。此外,为提升储能电池容量利用率,针对容错运行模式下的荷电状态(SOC)均衡策略进行了研究,通过零序电压注入及动态调节相内SOC均衡因子构成相间、相内两级SOC均衡策略。最后基于PLECS软件搭建仿真模型,验证了所提策略的可实施性及有效性。

摘要： L1/2正则化法同时兼顾了L1正则化法的稀疏性又兼顾了L2正则化法的运算稳定性与防止过拟合特性,同时还能够通过调整正则化参数以满足模型的不同需求,但由于L1/2正则化法的调整和运算难度偏大,本文在L1/2正则化法的基础上加以改变,将L1正则化项与L2正则化项拆分开来,记做L1+L2正则化法.本文对L1+L2正则化多元回归方法进行了深入研究与仿真分析,并从正则化项的效用及正则化参数的调整两个方面加以对比分析,即在多元数据回归建模方面,L1+L2正则化多元回归法更为适用.变循环发动机控制系统几何导叶截面众多,多截面的伺服控制回路位置反馈给发动机外部设计带来了一定困扰,同时也给控制系统的故障诊断与处置带来了一定困难.本文针对变循环发动机技术特征,依据某变循环发动机验证平台实测数据,以CDFS进口导叶角度a21预测模型为实际操作样例,应用L1+L2正则化多元回归法建立了CDFS进口导叶角度预测模型,并利用该模型根据发动机主机状态实时预测位置反馈,将预测模型位置反馈的软测量结果作为物理传感器测量结果以外的非相似余度,并可以基于预测模型预判伺服控制回路的潜在故障,丰富故障处置手段,并由此进一步完善控制系统的容错控制设计.该方法可以简化发动机结构设计,提升控制系统鲁棒性和智能化水平,降低重量,提高伺服系统的维护性.

摘要： 设计冗余结构是提高磁悬浮支承可靠性的一种切实有效的方法,其要求控制系统设计具备容错性,能快速有效的检测并表达故障特征,并能针对故障容错控制,而继续提供有效电磁支承特性.考虑到多自由度磁悬浮支承系统的故障诊断与实时控制需求,本文提出了一种基于异构的双核处理器ARM+DSP架构,来应对并行执行的实时控制和故障诊断任务的需求.硬件配置上以DSP作为执行多个环路的故障监测;而ARM作为主控制器执行转子位置控制算法,并根据从控制器的故障重构控制器而实现容错;软件结构上提出了基于双核处理器的信息交互、任务分配与执行的设计方法.根据实时控制和故障诊断任务的性能需求,采用了异构处理间的共享内存与中断控制来实现故障诊断与实时控制软件间的数据交互,利用SYSLINK通讯组件建立双核间的高速高实时性网络,设计了双向中断来协调控制与监控代码间的执行时序.实验表明了本文所提出架构的有效性.

摘要： 近年来模块化DC-DC变换器系统被广泛应用于各类功率变换场合,其可靠性也受到越来越多的关注.为保证系统的安全运行,有效的故障诊断和容错控制是十分必要的.功率开关管是电力电子变换器中最脆弱的一环,基于此,给出了一种针对开关管开路和短路故障的诊断策略,检测到故障后隔离模块保证系统继续稳定运行.该策略选择磁性元件电压作为诊断依据,基于磁性元件电压与开关管驱动信号的时序特征进行故障检测.故障能在一个开关周期内被识别,磁性元件电压可以通过在磁芯上增加辅助绕组来实时获取,无需额外的传感器.文章以输入串联输出并联型DC-DC变换器系统为例,给出了相应的故障诊断策略,容错方案,硬件电路设计以及实验结果.

摘要： 永磁同步电机因其体积小,结构简单,运行效率高在交流伺服领域得到广泛应用.但是电机内电流传感器的故障会降低系统的,因此针对电流传感器的故障诊断和容错控制是非常必要的.本文提出通过坐标变换的方法对永磁同步电机电流传感器进行故障诊断,之后通过扩展卡尔曼滤波对电流进行估算,使得系统在单电流传感器甚至无电流传感器情况下仍具有较高的精度,能够稳定运行.仿真结果验证了本文提出的故障诊断与容错控制的有效性与准确性.

摘要： 针对自由漂浮空间机器人的执行器故障问题,提出一种基于自适应模糊系统的分散被动容错控制方法.这种方法将自由漂浮空间机器人的动力学描述为一个交联子系统的集合,子系统控制器由自适应模糊系统和鲁棒控制项组成.控制器设计不需要机器人的动力学模型,在执行机构发生故障的情况下,把失效因子整合到子系统动力学模型中,采用模糊逻辑系统逼近子系统动力学模型.控制器设计采用间接自适应方法,子系统控制器的自适应参数更新律基于Lyapunov稳定性理论设计,保证了系统的稳定性和H∞跟踪性能.数值仿真结果表明,在发生故障的情况下,自适应控制算法可以保证系统的渐近稳定,执行机构的跟踪误差均小于0.005弧度.

摘要： 直线游标永磁电机是一种新型的初级永磁型直线电机,适合于长行程应用领域.在分析该电机的结构特点和数学模型基础上,针对游标电机开绕组驱动系统的开关器件故障,提出一种改进空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)容错重构控制策略.该策略是通过剩余的开关管对电压矢量进行重构并进行SVPWM控制,将故障后电压利用率提高到正常时的75％.仿真和实验结果验证了该容错策略能够实现开绕组直线游标永磁电机开关器件故障时的容错运行.

摘要： 为了提高永磁同步电机驱动的可靠性和安全性,实现对逆变器故障的容错控制,提出了更加高效的故障检测和补偿方法.由于永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)在诸多领域越来越广泛的应用,对DTC调速系统可靠性越来越重视,永磁同步电机直接转矩控制系统采用了逆变供电,但由于电力电子器件本身的脆弱性,逆变器出现故障会引起整个调速系统失去能力,因此对逆变器故障时系统的容错运行深入研究.故本文选取了三相四开关容错逆变器供电方案.基于三相四开关逆变器在故障状态下采用新型逆变器拓扑结构以及新型DTC策略能够让系统可持续稳定运行,并保持了固有良好的动态特性.

摘要： 为了适应多工况和高可靠性应用需求,本文提出了一种新型变结构永磁电机系统,其主要包括控制器、可变结构驱动拓扑和可变结构电机拓扑.在变结构电机系统中驱动器或者电机绕组发生故障时,可通过驱动拓扑和电机拓扑进行结构变换,实现整个电机系统的结构变换,将故障进行隔离,控制器根据故障位置和类型,采用针对性的容错控制算法,让剩余的正常部分还输出额定功率,实现电机系统的带故障运行,保证系统具有故障-工作的高可靠性能力.同时,在系统所需工况发生较大变化时,也可以通过变换电机系统结构,实现在多种工况下的高效运行.

摘要： 通过浙能热工监督所提供的故障信息,对因热控系统故障导致机组非正常停机原因展开分析.针对这些局部设备异常所引起的机组跳闸的特点,研究冗余配置、容错控制、软测量技术、故障诊断、反向建模等现代化手段,为电厂热工容错机制提供新的思路.

摘要： 贯通式牵引供电系统采用三电平二极管箝位(NPC)单相级联逆变器为牵引网供电.由于级联逆变器采用了较多的功率模块和开关器件,开关器件的故障会对供电系统的可靠性造成不利影响.为了实现该拓扑结构变换器的故障诊断,对单个逆变模块的故障类型进行了分析.仅利用桥臂输出电压信号,通过频谱分析提取特征量,结合神经网络算法,得到了针对逆变模块开关器件开路故障的实时诊断方法.在故障诊断的基础上,实现该级联逆变系统在故障状态下的容错运行,并保持装置输出电压在故障后具有良好的谐波特性,从而提高装置可靠性.通过Matlab/Simulink仿真平台验证了故障诊断及容错运行策略的有效性.

摘要： 本发明公开了一种容错控制方法、装置及容错控制器和存储介质。容错控制方法包括：建立与数据传输模块之间的网络通讯链路；数据传输模块对应连接目标动态系统；通过网络通讯链路获取数据传输模块从目标动态系统采集并发送的系统运行数据；选定容错控制算法并根据系统运行数据进行容错控制，得到选定的容错控制算法输出的容错控制量；通过网络通讯链路将容错控制量发送至数据传输模块，通过数据传输模块传输至目标动态系统以执行容错控制。采用本发明，可提高应用的可迁移性。

摘要： 本发明公开了一种五相永磁容错电机矢量与直接转矩控制驱动系统的开路统一容错控制方法。所述控制方法的核心部分为开路故障统一控制策略，所述开路故障统一控制策略原理结构包括获取高品质转矩给定、获取交直轴给定电压、分析容错机理以获取容错电流、基于容错机理以获取故障绕组电压、根据反电势以获取容错电压。本发明从本质上揭示容错机理，基于脉宽调制CPWM方式，提出一种适用于矢量控制和直接转矩控制驱动系统的开路故障统一容错控制策略，有效解决各种新型基本控制算法对应的容错控制方案也将随之多变与复杂化的问题。

摘要： 基于双DSP的热冗余CAN总线高容错性控制终端及容错控制方法，属于自动化控制领域，本发明为解决现有分布式控制系统内的控制终端大多采用冷备份，易造成控制失效、数据丢失和传输超时等问题；以及现有的容错机制不够完善的问题。本发明包括数模I/O板和双冗余DSP控制板，双冗余DSP控制板包括主DSP、从DSP、第一CAN收发模块、第二CAN收发模块、第三CAN收发模块和第四CAN收发模块，数模I/O板包括电源模块、ADC模块、第一RS232通信模块、第二RS232通信模块、CPLD、PWM模块和PWM滤波自检模块，主DSP和从DSP构成冗余，采用自检和互检两种方式解决控制器故障。

摘要： 本申请适用于计算机网络技术领域，提供了一种容错控制方法、装置及容错构件，包括：获取至少两个控制器的当前状态，生成处于失效状态的控制器集合FC；获取所述FC中每个控制器所管理的网元设备的数据包请求量；根据所述数据包请求量自适应生成再分配方案；根据所述再分配方案连接所述网元设备到处于有效状态的控制器。这一过程中当检测到网络中发生控制器失效时，根据需要重分配控制器的网元设备的数据包请求量生成自适应分配方案，以实现网元设备和控制器二者之间的重连接和可靠通信，保证了在部分控制器失效状况下，控制平面能够实时容错，且网络数据分析系统仍然能够正常运行。

摘要： 本发明公开了一种针对五相永磁容错电机的相间短路容错控制方法，该方法通过构建故障前后转矩保持不变的降阶变换矩阵来弥补缺相影响；通过注入补偿电流来抵消相间短路电流isc产生的转矩脉动；从而实现电机在短路故障情况下的容错运行。本发明采用的补偿策略，与传统容错算法相比，对电机参数的依赖程度低；通过实时检测短路电流并且在线计算最优短路容错电流，极大程度的减少了计算误差，提高了系统的动、静态性能；采用的PWM调制方式为基于载波的脉宽调制CPWM，与传统容错算法中使用的电流滞环调制方法相比，CPWM具有固定的调制周期，可以降低逆变器的开关损耗。

摘要： 本发明公开了一种容错控制方法、装置及容错控制器和存储介质。容错控制方法包括：建立与数据传输模块之间的网络通讯链路；数据传输模块对应连接目标动态系统；通过网络通讯链路获取数据传输模块从目标动态系统采集并发送的系统运行数据；选定容错控制算法并根据系统运行数据进行容错控制，得到选定的容错控制算法输出的容错控制量；通过网络通讯链路将容错控制量发送至数据传输模块，通过数据传输模块传输至目标动态系统以执行容错控制。采用本发明，可提高应用的可迁移性。

摘要： 本发明公开了一种五相永磁容错电机矢量与直接转矩控制驱动系统的开路统一容错控制方法。所述控制方法的核心部分为开路故障统一控制策略，所述开路故障统一控制策略原理结构包括获取高品质转矩给定、获取交直轴给定电压、分析容错机理以获取容错电流、基于容错机理以获取故障绕组电压、根据反电势以获取容错电压。本发明从本质上揭示容错机理，基于脉宽调制CPWM方式，提出一种适用于矢量控制和直接转矩控制驱动系统的开路故障统一容错控制策略，有效解决各种新型基本控制算法对应的容错控制方案也将随之多变与复杂化的问题。

摘要： 基于双DSP的热冗余CAN总线高容错性控制终端及容错控制方法，属于自动化控制领域，本发明为解决现有分布式控制系统内的控制终端大多采用冷备份，易造成控制失效、数据丢失和传输超时等问题；以及现有的容错机制不够完善的问题。本发明包括数模I/O板和双冗余DSP控制板，双冗余DSP控制板包括主DSP、从DSP、第一CAN收发模块、第二CAN收发模块、第三CAN收发模块和第四CAN收发模块，数模I/O板包括电源模块、ADC模块、第一RS232通信模块、第二RS232通信模块、CPLD、PWM模块和PWM滤波自检模块，主DSP和从DSP构成冗余，采用自检和互检两种方式解决控制器故障。

摘要： 本发明公开了一种具有容错功能的T型三电平逆变器及其容错控制方法，其增设四个容错用功率开关器件和三个容错用双向晶闸管；将a相桥臂电路、b相桥臂电路、c相桥臂电路中的共十二个功率开关器件分为半桥开关器件和中性点开关器件两大类；采用T型三电平逆变器故障诊断方法，对具有容错功能的T型三电平逆变器进行故障诊断，诊断出是否发生开路故障，在发生开路故障时并识别出开路故障的类型，如果诊断出有发生开路故障，根据开路故障的类型，控制关断发生开路故障的功率开关器件和开通对应的容错用功率开关器件和容错用双向晶闸管，重构电路拓扑；优点是其成本低，且在开路故障的情况下仍然能正常工作，提高了T型三电平逆变器的可靠性。

摘要： 本发明公开一种内置式五相永磁容错电机容错控制方法，通过有限元分析得到转矩及各相绕组磁链关于各相电流大小与转子位置的精确静态网格，并通过分别对转矩及各相绕组磁链的精确静态网格沿转子位置进行分解，对各次谐波幅值沿电流方向做线性拟合，得到转矩及各相绕组磁链的线性拟合模型，并基于转矩的线性拟合模型，实现铜耗最小原则的最优转矩控制。根据本发明提供的内置式五相永磁容错电机容错控制方法，同时实现内置式永磁容错电机系统在正常、开路或短路故障时的容错运行，显著减小了内置式五相永磁容错电机系统发生故障时的转矩脉动。